祝融号又有新发现！我国科学家研究证明火星北部曾存在海洋
近日，中国地质大学(武汉)地球科学学院肖龙教授领导的国际研究团队，通过综合分析“祝融”号火星车搭载的多光谱相机(MSCam)获得的科学数据，首次在火星表面发现了海洋沉积岩的岩石学证据，证明火星北部曾存在海洋。相关研究成果以“乌托邦平原海相沉积岩的证据:祝融火星车观测”为题发表在综合性权威期刊《国家科学评论》上。
目前，火星寒冷干燥，缺乏流水和生命的痕迹，但数十亿年前火星的环境可能有很大不同。之前的研究已经证明早期火星存在大量液态水，并通过地貌分析和数值模拟提出了古海洋假说。认为在古洋区形成了一个特殊的海相沉积地质单元，称为北方荒地组(VBF)，但缺乏原位探测资料的支持。因此，火星北部平原是否存在海洋一直是争议的焦点。
2021年，中国田文一号火星探测任务携带的“祝融”号火星车在火星北部平原东部的乌托邦平原南缘成功着陆，位于前人提出的古海岸线附近的北部荒地地层，为验证是否存在古海洋沉积提供了契机。
自登陆以来，“祝融”号一直向南行驶至潜在的海岸线区域，沿途观察北部荒地地层裸露的地层。朱荣行进了约1921米(图1)，利用不同的成像和分析系统对露头和地表岩石进行了详细观察。其中，导航和地形相机已获得106组全景图像，详细记录了朱荣路线附近多处岩石的表面形态和结构特征。
图1:祝融路线图及巡逻区域地形。
肖龙介绍，“我们查看火星车车载相机发回的照片，发现这些裸露的岩石发育层理结构，与火星表面常见的火山岩明显不同，也与风成沉积形成的层理结构不同。这些层理知识所指示的双向水流特征，与地球沿岸-浅海环境下的低能潮汐流是一致的。”
根据MSCam获得的岩石图像，肖龙教授的研究小组详细分析了“祝融”号火星车巡视区岩石的表面结构。由于所有观测到的岩石都位于朱荣巡逻区，研究小组将其代表的地质单元命名为朱荣剖面。研究小组在研究过程中发现，剖面中的岩石通常保留有局部透镜状交错层理组构，主要由多种小交错层理组成，并伴有少量透镜状薄层层理和小河道构造沉积构造(图2)。
其中，构成交错层理的各层相互重叠，向两个相反的方向倾斜，指示双向古水流环境。此外，由于不同方向的地层厚度和粒度差异较大，说明两个方向的古水流强度存在差异。这种双向流型通常是由具有周期性流向变化的流体作用形成的，在风沙环境和河流环境中不常见，但在地球的海岸-浅海环境中非常常见。与地球相比，火星只有两颗小卫星，这使得其表面存在低能潮汐系统，在这种潮汐环境下只能形成小规模的层理结构。此外，研究中确定的底部形状和沉积结构有证据支持这是流水沉积而不是风成沉积。
图2:朱荣观察到的岩石和沉积层示意图，岩石编号为Sol50-08。
本次研究中朱荣剖面岩石的观测结果是第一个支持火星北部平原存在古海洋的直接原位探测证据。朱荣登陆地点的位置表明，观测到的沉积构造可能是在北部平原古海洋海退过程中形成的(图3)。
图3:吉西部雅尼洛海洋演化模式图。
这些在北部荒地地层中发现的沉积构造，为重塑火星历史提供了新的启示。“朱熔基未来对这一地区的深入探测和采样返回，将加深我们对火星宜居性和生命痕迹保存的了解，”肖龙说。
该研究的联合研究团队来自国内外高校的13位合著者。中国地质大学(武汉)的肖龙教授和黄军教授是论文的第一合著者，中国地质大学(武汉)的肖龙教授和蒂姆·考斯基教授是论文的合著者。这项研究得到了中国国家航天局(CNSA)月球探测和空间工程中心领导的中国首个火星探测计划的支持。科学数据由中国探月与深空空探测工程地面应用系统制作，中国国家航天局提供。研究成果得到了国家自然科学基金、民航空空间技术预研项目、科技部专项基金和国际地质科学联合会岩石圈项目的支持。
责任编辑：伍智超图片编辑：沈轲